Регистрация / Вход
Прислать материал

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОСАЖДЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Сведения об участнике
ФИО
Кулемина Алёна Александровна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Металлургия и металловедение
Тема
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОСАЖДЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
Резюме
В работе рассмотрено влияние условий электролиза и термообработки на структуру и свойства гальванических покрытий. Показано, что при различных условиях покрытия формируются с разным типом структуры. Изменение структуры также происходит при отжиге, в процессе которого в покрытиях протекают процессы полигонизации или рекристаллизации. Изменяя условия электролиза и термообработки можно получать покрытия с функциональными характеристиками для конкретных условий эксплуатации узлов и деталей.
Ключевые слова
Гальванические покрытия, защита от коррозии, термообработка
Цели и задачи
Целью данной работы является изучение структуры и свойств электролитических защитных покрытий полученных при различных условиях электроосаждения и оценка их применимости в реальных условиях эксплуатации.
Задачи: Произвести оценку коррозионной стойкости и твердости гальванических покрытий в зависимости от условий электроосаждения и отжига. Оценить возможность применения покрытий для защиты от коррозии деталей нефтепромыслового оборудования.

Введение

В современных экономических условиях, когда вопросы импортозамещения становятся особенно актуальными, применение новых технологий и усовершенствование существующих является приоритетной задачей производства. Осаждение гальванопокрытий для улучшения защитных и прочностных свойств деталей машин используется довольно широко, однако изменение этих характеристик в зависимости от электроосаждения практически не изучено. Работа посвящена изучению закономерностей изменения свойств гальванопокрытий в зависимости от условий электролиза и термической обработки. Применение в качестве коррозионных сред подтоварной воды различных месторождений позволяет оценить возможность использования покрытий в реальных условиях эксплуатации.

Методы и материалы

Исследованы электролитически осажденные хром, никель, цинк и кадмий. Покрытия получали в производственных и лабораторных условиях, используя стандартные электролиты. В диапазоне режимов электролитического осаждения покрытий строились поляризационные кривые. За интегральный параметр, учитывающий влияние режимов  электроосаждения, принималось отношение Е/Епр, где Епр- перенапряжение, соответствующее предельной плотности тока (iпр). Условно режимы осаждения металлов при Е < 0,33 Епр относили к мягким режимам, при Е > 0,66Епр – к жестким и при  Е= (0,33 – 0,66)Епр к средним.

Полученные образцы отжигали в атмосфере аргона, задавая различные температурно-временные параметры.

          Испытания на коррозионную стойкость проводились в модельных средах, предложенных ГОСТом и реальных водных средах различных месторождений. В качестве коррозионных сред была использована пластовая вода с различной минерализацией нефтяных месторождений.

Определение скорости коррозии проводилось весовым методом, образцы взвешивались, помещались в коррозионные ячейки на 30 суток, после чего удалялись продукты коррозии и проводилось повторное взвешивание.

Твердость покрытий определяли на микротвердомере ПМТ-3М при нагрузках до 2Н по методу восстановленного отпечатка.

Электронномикроскопические исследования структуры проводили методом просвечивающей электронной микроскопии тонких фольг. Анализ изломов выполняли на растровом электронном микроскопе

Описание и обсуждение результатов

В металлах первой группы (Сr, Ni) с относительно высокими температурами плавления, осажденных при жестких режимах вблизи предельного тока формируется типичная ячеистая структура. Ячейки состоят из объемов относительно свободных от дислокаций, отделенных друг от друга сплетениями дислокаций с высокой плотностью. Границы между ячейками нередко настолько размытые и широкие, что оказываются соизмеримыми с размерами ячеек. На микроэлектроннограмах, полученных с границ ячеек, наблюдаются расщепленные рефлексы и азимутальный угол разориентировки составляет несколько градусов. При перенапряжениях катода ниже (0,7-0,6)Епр границы представляют собой уже плоские дислокационные стенки, причем по мере уменьшения катодной поляризации снижается плотность дислокаций в субграницах и уменьшается до нескольких десятков минут угол разориентировки между субзернами. Наконец, при Е< 0,33Епр осаждение покрытий характеризуется моноблочной структурой.

В металлах второй группы (Zn, Cd), с относительно низкими температурами плавления, при мягких режимах осаждения формируется моноблочная структура с отдельными дислокациями или группами дислокаций, не связанных между собой в границах. При перенапряжениях выше (0,3-0,4) Епр наблюдается уже субзернная структура. Необходимо отметить, что получить при электроосаждении легкоплавких металлов ячеистую структуру не представляется возможным даже при плотностях тока, близких к предельному. Ячеистая структура формируется только в тугоплавких металлах, режимы электролиза которых обусловливают значительные внутренние напряжения,  способствующие микропластической деформации при электрокристаллизации. Причем ячеистая структура достигается легче (т.е. при значительно более низких перенапряжениях) в металлах с высокими значениями энергии дефектов упаковки.

Отжиг покрытий приводит к трансформации их структуры.

Вопрос о соотношении полигонизации и рекристаллизации имеет большой практический интерес прежде всего для тугоплавких покрытий, осажденных с образованием ячеистой структуры или без нее. Действительно, формируемая в процессе электроосаждения структура обусловливает при последующем отжиге протекание рекристаллизации, либо подавление ее полигонизацией с соответствующим изменением свойств, т.е. полигонизация может быть использована для предотвращения рекристаллизации в тех случаях, когда последняя нежелательна.

Таким образом, формируя  различную структуру в процессе электроосаждения и последующего термического воздействия, можно получать металлические покрытия с улучшенными функциональными характеристиками для конкретных условий эксплуатации.

Используемые источники
1. Ковенский И.М., Кулемина А.А., Поветкин В.В. Влияние условий электроосаждения и отжига на структуру и свойства металлических покрытий// Вестник Курганской ГСХА. 2015. № 4 (16). С. 48-51.
2. Ковенский И. М., Поветкин В. В. Электролитические сплавы. – М.: Интермет Инжиниринг, 2003. – 288 с.
3. Ковенский И.М., Неупокоева А.А. Формирование структуры и свойств металлических покрытий, адаптированных к различным условиям эксплуатации// Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2013. № 5. С. 103-107.
4. Ковенский И.М., Венедиктов А.Н., Венедиктова И.А., Неупокоева А.А., Обухов А.Г. Изменения структуры и свойств металлических электроосажденных покрытий в процессе эксплуатации// Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2012. № 2. С. 101-107.
Information about the project
Surname Name
Kulemina Alena
Project title
The influence of the modes of deposition and heat treatment on the structure and properties of galvanic coatings
Summary of the project
It is considered the influence of conditions of electrolysis and heat treatment on structure and properties of galvanic coatings. It is shown that under various conditions the coatings are formed with a different structure type. The change of structure also occurs during the annealing, in which the coatings are processes of polygonization or recrystallization. Changing the conditions of electrolysis and heat treatment, it is possible to obtain coatings with functional characteristics for specific operating conditions of operation of knots and details
Keywords
galvanic coatings, protection against corrosion, heat treatment